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•Forman parte de la primer estructura celular que
encontramos, Pared celular o Cobertura celular, en
nuestro estudio químico-fisiológico desde el exterior al
interior celular.
•Este concepto también está intimamente ligado al proceso
de obtención de energía por oxidación biológica en citosol
y en la matriz mitocondrial.
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DEFINICION QUIMICA DE LOS GLUCIDOS
Se incluyen en el concepto de Glúcidos: a los Polisacáridos,Oligosacáridos, Disacáridos
y a los Monosacáridos.
Los monosacáridos en su mínima estructura química, responden a lafórmula Cn(H2O)n origen del nombre Hidratos de Carbono, siendo laglucosa el ejemplo típico.
Los vegetales sintetizan glucosa a partir de CO2 y H2O, mediante lafotosíntesis, trasformando la luz (energía cinética) en energía químicapotencial.
Los glúcidos son los compuestos más abundantes de la naturalezaencontrándose incluso en la quitina, exoesqueleto de los crustáceos yen insectos.
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Son importantes componentes de los seres vivos destacándose en vegetales por su papel estructural (ej. celulosa), tanto como por su función en la obtención de energía (almidón).
Se encuentran ampliamente distribuidos en tejidos animales,disueltos en los humores orgánicos y formando parte deestructuras complejas.
Comenzando el estudio de las células desde afuera haciaadentro, asociamos el concepto glúcidos a la Pared celularde Microorganismos y vegetales y a la Cobertura celular enlas células de nuestro cuerpo.
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GLUCIDOS
La fórmula empírica Cn(H2O)n sólo representa a los
monosacáridos (monómeros que son constituyentes de los
oligo y polisacáridos).
Químicamente los monosacáridos son aldehidos o cetonas
polihidroxilados.
Los disacáridos estan formados por dos monosacáridos
unidos por una unión glicosídica (tipo éter) formada por
pérdida de una molécula de agua.
Los oligosacáridos son estructuras formadas por tres a diez
monosacáridos unidos por sendas uniones glicosídicas (tipo
éter) formadas por pérdida de moléculas de agua.
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Los polisacáridos son biopoliméros que estan formados por
más de diez monosacáridos, unidos por uniones glicosídicas
(poliósidos), formadas por pérdida de agua.
La participación porcentual de los glúcidos en la estructura
celular es escasa, pero cualitativamente es vital ya que,
formando glucoproteínas o lipoproteínas provee diferentes
funciones:
Grupos sanguíneos, Adhesión celular, Reconocimiento celular
en tejidos, Función inmunológica en reacciones antígeno –
anticuerpos, Reacciones enzima - sustrato, droga - receptor y
receptores hormonales.
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FUNCIONES DE LOS GLÚCIDOS
Combustible y almacenamiento de energía
Componentes de los ácidos nucleicos
Elementos
estructurales
Tejido conectivo
Adhesión celular
Lubricante
Paredes celulares de bacterias
Paredes celulares de plantas
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Monosacáridos
Oligósidos u Oligosacáridos:
(disacáridos,trisacáridos, etc)
Poliósidos o Polisacáridos
(10 o más monosacáridos)
CLASES DE GLÚCIDOS
Aldosas y sus derivados
Cetosas y derivados
Homopolisacárido
Heteropolisacárido
Reserva
Estructural
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MONOSACARIDOS
• Son los glúcidos más simples, son solubles en agua y
la mayoría tiene sabor dulce
• Cadena no ramificada, los carbonos están unidos a grupos
hidroxilo y a un grupo carbonilo (aldehido o cetona)
• Los átomos de carbono de las osas se numeran de un extremo a
otro de la molécula, por su estado de oxidación:
• En aldosas el C1 es el que posee el grupo aldehído
• En las cetosas el C1 es el mas próximo al carbono unido a la
cetona que está en el C 2.
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Los monosacáridos se clasifican, en función del número
de carbonos de la molécula, en:
• Triosas: 3 Carbonos
• Tetrosas: 4 C
• Pentosas: 5 C
• Hexosas: 6 C
• Heptosas: 7 C
Según la naturaleza de la función carbonílica:
• Aldosas: grupo aldehído
• Cetosas: grupo cetona
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Enantiómeros:
Imagenes especulares no superponibles uno del otro y que
se denominan D-gliceraldehido y L-gliceraldehido.
Carbono quiral:
asimétricamente sustituido con
cuatro sustituyentes distintos.
Todos los monosacáridos
excepto la dihidroxiacetona,
contienen uno o más carbonos
quirales, por lo cual existen
isómeros ópticos o enantiómeros.
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Por poseer carbonos quirales, desvían el plano de la luzpolarizada, por lo que presentan actividad óptica ypoder rotatorio.
Si el monosacárido desvía la luz a la derecha esdextrógiro (+)
Si desvía a la izquierda es levógiro y el poder rotatoriotiene signo (-)
Los compuestos Enantiómeros poseen poderesrotatorios de igual valor pero de signos opuestos.
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D - glucosaD - Manosa D - Galactosa
Epímeros: sólo difieren en la configuración de un carbono asimétrico
D-glucosa y D-manosa son epímeros del C 2
D-glucosa y D-galactosa son epímeros del C 4
Las series D o L indican la posición del sustituyente en el penúltimo átomo de carbono, a la derecha o izquierda respecto a la estructura del grupo carbonilo.
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Al ciclarse se genera un nuevo carbono asimétrico: carbono anomérico
Mutarrotación: interconversión entre las formas a y b en solución acuosa
Anómeros: se diferencian por la configuración del carbono anomérico
El monosacárido en solución acuosa adopta forma cíclica
El grupo carbonilo forma un enlace covalente con el oxigeno del hidroxilo
del carbono 5
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Los monosacáridos son agentes reductores, pueden oxidarse
reduciendo al Fe + 3 y Cu + 2
Si el carbono anomérico forma parte de un enlace, la molécula no se
puede oxidar y es no reductor
Se oxida sólo en las estructuras lineales
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DISACARIDOS
Algunos son edulcorantes naturales, como la sacarosa
(origen vegetal) y la lactosa (leche).
Otros son el producto de la hidrólisis enzimática de los
polisacáridos como la celulosa (celobiosa) o el almidón
(maltosa).
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DISACÁRIDOS
Dos monosacáridos se unen covalentemente mediante enlace O-glicosídico.
El grupo OH de un azúcar reacciona con el C anomérico de otro con pérdida
de una molécula de agua
Extremo
reductor
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Hemolinfa de
insectos
Presentes en la
leche
Azúcares
sintetizados
por plantas
Azúcares
no
reductores
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POLISACÁRIDOS
• Constituyen la mayoría de los glúcidos existentes en
la naturaleza
• Formados por un elevado número de monosacáridos
unidos mediante enlace O-glucosídico,
químicamente son poliéteres
• El número de monosacáridos y la existencia o no de
ramificaciones varía mucho de un compuesto a otro
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POLISACÁRIDOS HOMOGÉNEOS:
HOMOPOLISACÁRIDOS
Formados por un único tipo de monosacárido: Glucanos,
mananos.
• Funciones de reserva energética:
Almidón (vegetales)
Glucógeno (animales)
• Funciones estructurales:
Celulosa (vegetales)
Quitina (animales)
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POLISACÁRIDOS HETEROGÉNEOS: HETEROPOLISACÁRIDOS
• Contienen un número elevado de dos o más tipos distintos de monosacáridos unidos por enlaces O-glicosídicos
• Algunos son elementos esenciales de la matriz extracelular, donde pueden encontrarse solos o unidos a proteínas (proteoglucanos): mucopolisacáridos
• También pertenecen a este grupo los componentes de la pared celular bacteriana: peptidoglucanos
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ALMIDÓN:
• reserva energética en las plantas
• Se encuentra en forma de gránulos de gran tamaño en
el estroma de cloroplastos y de los amiloplastos de
todas las celulas vegetales
• Compuesto por dos sustancias distintas, ambas
polímeros de glucosa: amilosa y amilopectina
Amilosa: 15 – 30%
Amilopectina: 70 - 85%
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AMILOSA
• Polímero lineal de unidades de D-glucosa unidas por enlaces O-glucosídicos α1-4
• Tienen una longitud variable: 200 a 3000 glucosas
• Tiene un extremo reductor y el resto es no reductor
• Es muy poco soluble en agua, forma micelas en las que adopta una conformación helicoidal
• Regiones hidrofóbicas en el interior donde se aloja el yodo. Color azul con reactivo yodo-ioduro (Lugol)
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AMILOPECTINA
• polímero de D-glucosa altamente ramificado
• Enlaces α(1-4) con puntos de ramificacion α(1-6)
• Ramificaciones cada 12 a 30 residuos de glucosa
• El tamaño medio de una rama es de 30 residuos
• Tiene un extremo reductor y un gran numero de
extremos no reductores. Fácil liberación
• Con Lugol da color rojizo
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• El almidón es una fuente esencial de alimento para el
hombre.
• Es un biopolímero que, por su tamaño, no puede
ingresar a las células.
• Para que pueda ser absorbido como glucosa por el
intestino debe ser digerido por enzimas del tracto
digestivo
• Actúan las α amilasas: salival y pancreática que
hidrolizan los enlaces α (1-4) internos
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GLUCÓGENO
• Es el polisacárido de reserva energética más
importante en las células animales
• 4% del hígado y 1% de la masa muscular esquelética
contienen glucógeno
• En el citosol se encuentran en forma de gránulos de
tamaño variable los cuales contienen las enzimas que
catalizan su síntesis y degradación
• Es esencial para mantener los niveles de glucosa
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• Polímero ramificado de D-glucosa
• Cadenas con enlaces O-glucosídicos α (1-4) con
ramificaciones mediante enlaces α (1-6) cada 8-12
residuos de glucosa
• Es más ramificado y compacto que la amilopectina
• Formado por 30.000 unidades de glucosa
• Un extremo reductor y muchos no reductores sobre
los que actúan las enzimas del tracto digestivo que lo
hidrolizan hasta glucosa
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• CELULOSA
• Es el polisacárido estructural de las plantas y es el
compuesto orgánico mas abundante de la biosfera
• Se encuentra en las paredes celulares de casi todas
las plantas, proporcionando estructura física y fuerza
• Constituye la madera de los árboles y forma las fibras
del algodón
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• Homopolímero lineal de D-glucosa unidas por enlaces β (1-4)
• La configuración β permite formar cadenas muy largas y rectas con puentes hidrógeno intracatenarios entre el O de la piranosa y el OH del C3 del siguiente
• Las cadenas se disponen paralelas por medio de enlaces puente hidrógeno intercatenario formando hojas planas que se disponen en forma escalonada
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No puede ser digerida por las enzimas del tracto
digestivo de los mamíferos ya que éstas no pueden
hidrolizar los enlaces β glucosídicos
Por ello no puede utilizarse para obtener energía
Para el hombre es la fibra no digerible necesaria para un
buen tránsito intestinal
Los rumiantes tienen enzimas celulasas que puedenhidrolizar los enlaces β 1-4 liberando glucosa comoalimento
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Estructura de la Pared Celular
La pared celular esta constituida por los biopolímeros:
. Celulosa
. Hemicelulosa
. Pectina
. Extensina
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QUITINA
Similar a la celulosa por su función y estructura
Forma parte de la pared celular de hongos, algas
Fundamental en el exoesqueleto de insectos, crustáceos,
como matriz para la mineralización
En la industria: obtención de quitosano, con aplicación
en el campo farmacéutico
Constituída por la unión de unidades de N-acetil-
glucosamina mediante enlaces O-glucosídicos β (1-4)
que forman cadenas rígidas
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MUCOPOLISACÁRIDOS ACIDOS (GLUCOSAMINOGLUCANOS)
Son heterogéneos, lineales, formados por condensación
de un gran número de unidades disacáridas
Disacárido: N-acetil-glucosamina o N-acetil-galactosamina
y un ácido glucurónico
Son de elevado carácter ácido
Función estructural
Componentes de la matriz extracelular de los tejidos junto
con el colágeno y elastina
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ACIDO HIALURÓNICO
• Forma parte de la matriz extracelular del tejido
conjuntivo: cartílagos y tendones, aporta resistencia
a la tensión y elasticidad
• En el líquido sinovial de las articulaciones como
lubricante
• En el humor vítreo del ojo aumenta viscosidad
• Fija agua y adquiere viscosidad al medio
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• Formado por unas 25.000 a 50.000 unidades del disacárido:
ácido D-glucurónico unido por enlace O-glucosídico β (1-3) a una molécula de N-acetil-D-glucosamina
• Los disacáridos estan unidos mediante enlaces O-glucosídico β (1-4)
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HEPARINA
• Mucopolisacárido con funciones de secreción, no
estructurales
• Anticoagulante que impide la coagulación de la
sangre
• Abundante en todos los tejidos: hígado, pulmón y
músculo.
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Su unidad disacárida está formada por:
ácido D-glucurónico-2 sulfato unido por enlace O-glucosídico α (1-4)
a N-sulfo D-glucosamina 6 sulfato.
La unión entre las unidades de disacárido es α(1-4).
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CUBIERTAS CELULARES BACTERIANAS
• Las bacterias tienen paredes celulares que protegen su contenido celular, mantienen su forma e impiden que se hinchen o se contraigan en la solución osmótica donde se encuentran
• Son sintetizadas por la bacteria
• Compuestas por polisacáridos unidos a proteínas
• Se denomina peptidoglucano y se encuentra tanto en bacterias GRAM(-) como en GRAM(+)
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BACTERIA GRAM NEGATIVA
PARED CELULAR
CONPEPTIDOGLUCANO
OTRAS MEMBRANAS
MEMBRANA
PLASMATICA
CITOPLASMA
ESPACIO
PERIPLASMICO
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• El peptidoglucano consiste en una estructura
entrecruzada contÍnua dispuesta alrededor de la
célula
• Formado por largas cadenas de heteropolisacáridos
de N-acetil-D-glucosamina y N-acetil-Murámico que
se alternan unidos por enlaces β (1-4)
• Entrecruzadas mediante pequeños péptidos
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GRUPOS SANGUINEOS
La superficie de glóbulos rojos y de otras células poseen
glicoproteínas y glicolípidos que actúan como antígenos.
Según la composición de los oligosacáridos en estas
moléculas, es posible clasificar a los indivíduos en una
población en cuatro grupos: 0, A, B y AB.